裂解气分离
裂解气的精馏分离流程及注意事项
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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
乙烯生产工艺流程组织—裂解气的分离流程的组织
任务三 裂解气的分离流程的组织
二.前脱乙烷流程 前脱乙烷分离流程的特点是： 由于脱乙烷塔的操作压力比较高，这样势必
任务三 裂解气的分离流程的组织
任务三 裂解气的分离流程的组织
一.顺序分离流程
裂解气经过离心式压缩机一、二、三段压缩，压 力达到1MPa，送入碱洗塔，脱去H2S、CO2等酸 性气体。碱洗后的裂解气经过压缩机的四、 五段 压缩，压力达到3.7MPa. 经冷却到15℃，去干燥 器用3A分子筛脱水，使裂解气的露点温度达到70℃左右。
任务三 裂解气的分离流程的组织
一.裂解气组成
二、裂解气的净化
（一） 酸性气体的脱除
1、酸性气体的来源
• CO2，H2S和其他气态硫化物 • 气体裂解原料带入的气体硫化物和CO2 • 液体裂解原料中所含的硫化物高温氢解生成
的CO2和H2S • 结炭与水蒸气反应生成CO和CO2 • 裂解炉中有氧进入时，氧与烃类反应生成CO2
（1）催化剂 活性组分：钴（Co）、镍（Ni）、钯
（Pd） 助催化剂：铁（Fe）和银（Ag） 载体：分子筛或a-Al2O3
催化加氢脱炔的工艺方法
前加氢 利用裂解气中H2进行加氢 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。
(5) 乙烯精馏塔 将乙烯与乙烷进行分离的塔，称乙烯精馏塔，
简称乙烯塔。 (6) 丙烯精馏塔
将丙烯与丙烷进行分离的塔，称丙烯精馏塔， 简称丙烯塔。
任务三 裂解气的分离流程的组织
三.塔的操作条件与相对挥发度
各塔中的组分的相对挥发度和分离的难易程 度见表6-1。从沸点数据可以看出，不同碳 原子数的烃类易分，同碳原子数的烃类难分。 一般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。
裂解气分离设计（已处理）
裂解气分离设计1 引言1.1裂解气制取乙烯的意义乙烯是基本有机化学工业最重要的产品,它的发展带动着其他基本有机化工产品生产的发展,因此乙烯的产量往往标志着一个国家基本有机化学工业发展的水平。
乙烯生产的发展,使其他基本有机化工产品的生产也有了很大的增长。
并在开发新工艺,新技术,简化生产方法,降低原料单耗,开辟新的原料路线,提供新产品,防治环境污染等方面取得了较大的进展。
轻油裂解制乙烯技术研究始于20世纪30年代,经过60多年的发展,裂解技术日臻成熟,目前世界乙烯产量的98%以上。
与之相应的深分离方法也最为成熟,目前占据世界乙烯市场分离技术主要分为三大类,分别为顺序分离技术、前脱丙烷前加氢技术和前脱乙烷前加氢技术。
烃类经过裂解制得了裂解气,裂解气的组成是很复杂的,其中既有有用的组分,也含有一些有害的杂质。
裂解气的分离的任务就是除去裂解气中有害杂质,分离出单一烯烃产品或烃的馏分,为基本有机化学工业和高分子化学工业等提供原料。
为了得到高纯度的产品,必须对裂解气进行分离裂解技术在继续开发中,主要以下列问题为目标:1扩大重质原料的应用和裂解炉对原料改变的适应能力;2减小能耗,降低成本;3新的裂解技术研究。
降低产品成本是任何一个厂家的总目标,它与管理、产销、工艺技术水平密切相关,新的裂解技术研究有开发耐高温的裂解管材、催化裂解。
1.2流程方案的依据确定设计方案总的原则是在可能的条件下,尽量采用科学技术上的最新成就,使生产达到技术上最先进、经济上最合理的要求,符合优质、高产、安全、低消耗的原则。
为此,必须具体考虑如下几点: ①满足工艺和操作的要求所设计出来的流程和设备,首先必须保证产品达到任务规定的要求,而且质量要稳定,这就要求各流体流量和压头稳定,入塔料液的温度和状态稳定,从而需要采取相应的措施。
其次所定的设计方案需要有一定的操作弹性,各处流量应能在一定范围内进行调节,必要时传热量也可进行调整。
因此,在必要的位置上要装置调节阀门,在管路中安装备用支线。
裂解气分离设计范文
裂解气分离设计范文裂解气分离设计是一种常见的化工过程，用于将原料气体进行分离和提纯。
该过程主要用于石油化工工业中，在裂解炉中对重质石油化工原料进行热裂解，生成炼油气等多种气体组分，然后通过分离和提纯过程，将所需的各种气体分离出来。
裂解气分离设计的关键步骤包括原料气体的预处理、主分离过程和后处理过程。
其中，原料气体的预处理是为了去除杂质和调整气体组分的组成，以满足下一步的分离要求。
该步骤通常包括氢气、烯烃、硫化氢和一氧化碳等气体的除去，并根据具体工艺要求，调整气体组分的比例。
主分离过程是指将原料气体中的不同组分进行有效分离的过程。
常用的主分离技术包括吸收、膜分离、吸附和蒸馏等。
吸收是指通过溶剂将原料气体中的特定组分吸收到液相中，从而达到分离的目的。
常用的溶剂包括乙二醇、N-甲基吡咯烷酮和脱氟溶剂等。
膜分离是通过选择适当的膜材料，根据不同气体分子的大小和极性差异，使其通过膜的速率不同，从而实现分离。
吸附是指利用吸附剂的亲和性差异，将原料气体中的特定组分吸附到固体表面上，然后通过调整吸附条件，使吸附剂释放出被吸附的组分。
蒸馏是利用原料气体中各组分的沸点差异，通过加热和冷凝的方式，将各组分逐一分离出来。
后处理过程是指对分离出来的气体进行进一步净化和提纯的过程。
常见的后处理技术包括冷却凝结、压缩和吸附等。
冷却凝结是将气体通过冷却和压缩，使其凝结成液体，然后通过重力分离或离心分离的方式，将液体与气体分离。
压缩是将气体通过增加压力，使其体积减小，从而使其中的杂质浓度增加，然后通过吸附或冷却凝结的方式将杂质去除。
吸附是通过在固体表面上吸附分子的方式，将气体中的杂质吸附到固体表面上，从而净化气体。
裂解气分离设计的关键是选择合适的分离技术和优化操作条件。
在选择分离技术时，需要考虑气体组分的差异和目标分离效果，并综合考虑经济性、操作简便性和安全性等因素。
优化操作条件可以通过调整温度、压力、流量和各组分的比例等参数，以达到最佳的分离效果和经济效益。
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。
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。
裂解气的分离
裂解气旳压缩 制冷 酸性气体旳脱除 脱水
冷冻循环制 冷 节流膨胀 制冷 冷箱 热 泵
脱炔
脱一氧化碳
深冷分离流程
裂解气深冷分 离
脱甲烷塔 乙烯精馏
丙烯精馏
裂解气分离操作中旳异常现 象
低
4 制冷
（1）制冷机喘振； （2）冷剂用后温度高
（1）流量低于波动点；吸入旳物料温度 过高；制冷剂中含不凝气过高； （2）制冷剂蒸发压力高；冷剂量少；冷 剂中重组分含量高
5 深冷分离 （1）塔液泛；
（1）加热太剧烈，釜温过高；负荷过大
总结 裂解气旳分离
裂解气旳构成及分离措施
深冷分离措施
压缩与制冷 气体净化
裂解气分离措施
油吸收
深冷分离
❖在用-1吸00收℃剂左吸右收旳除低甲温烷下和，氢将裂气解以气外中旳除其 他中了 来 挥逐组氢。发一分和然度分，甲后不离然烷利同。后以 用 ，精外 裂 在旳 解 合馏其 气 适，他 中 旳把烃 多 温各类 种 度组全 烃 和分部类压从冷旳力吸凝相下收下对，剂 ❖以流精程馏简旳朴措，施动将力各设组备分少分，离开投来资，少到，达但 技分术离经旳济目指旳标和产品纯度差。
顺序分离流程
前脱乙烷前加氢流程
前脱乙烷后加氢流程
前脱丙烷前加氢流程
前脱丙烷后加氢流程
第五节 操作中旳异常现象
序号
生产 工序
不正常现象
产生原因
1 碱洗 法脱硫
（1）碱洗塔H2S分析不合格 （1）碱洗液浓度过低；碱洗液循环量过少；
（2）碱洗塔CO2分析不合格
泵停车
（2）碱洗液浓度过高
2 脱水
分离原则
先易后难 先将不同碳原子数旳烃分 开，再分同一碳原子数旳 烯烃和烷烃；均将生产乙 烯旳乙烯精馏塔和生产丙 烯旳丙烯精馏塔置于流程 最终
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。
第2章-裂解气分离
第二节 压缩和制冷系统
目的和任务 压力与温度的关系
多级压缩的优点
制冷剂的选择
需要大量冷量和耐低温设备
解决办法
常压，冷凝、精馏分离温度低
裂解气常压沸点很低
加压 提高组分的沸点 提高操作温度
压缩的原因
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。
高压下的氨蒸气的冷凝点是比较高的。例如把 若液氨在 1.55MPa 压力下汽化，由于沸点为 氨蒸气加压到 1.55MPa 时，其冷凝点是 40℃， 40℃，不能得到低温，为此，必须把高压下的 此时，氨蒸气在冷凝器中变为液氨，可由普通 液氨，通过膨胀阀降压到0.12MPa，若在此压 冷水将所放出的热量带走。 力下汽化，温度可降到-30℃。由于此过程进 行的很快，汽化热量来不及从周围环境吸取， 全部取自液氨本身。节流后形成低压，低温的 汽液混合物进入蒸发器。在此液氨又重新开始 下一次低温蒸发吸热。反复进行，形成一个闭 合循环操作过程。
降低出口温度
段间净化、分离
便于在压缩段间进行净化和分离水、 酸性气体、脱重组分。
制冷系统
分离要求
制冷
制冷剂
低于环境温 度的深冷温 度条件下进 行（制冷原 因）
创造环境空 气、水等 所不能实现 的低温条件
制冷循环中 完成热量转 移的工作介 质
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。 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。
工业生产上采用的裂解气分离方法
工业生产上采用的裂解气分离方法
裂解气分离法是一种常用于工业生产中分离气体混合物的方法，其原
理是利用不同气体分子在一定条件下的物理性质差异，通过不同的分离方
式将混合气体分离出来。
以下将介绍常见的几种裂解气分离方法。
1.管道分水分离法：该方法主要适用于含有水或其他液体成分的气体
分离。
在一定条件下，通过调整装置内部的温度、压力等参数，使得气体
与液体发生相分离，从而实现气体与液体的分离。
2.喷嘴蓄能分离法：该方法主要适用于需要分离气体和固体颗粒的情况。
在裂解装置中设置粉尘捕集器，通过喷嘴作用将气体中的颗粒物聚集
到一定位置，然后利用装置内部的能量转换装置将气体与颗粒物分离。
3.离心分离法：该方法主要适用于密度差异较大的气体分离。
在分离
装置内部设置离心机构，通过旋转装置使气体在离心力的作用下向外部移动，从而实现不同气体分子的分离。
4.膜分离法：该方法主要通过薄膜的选择性渗透性来实现气体的分离。
通过在适当的条件下，将混合气体与薄膜接触，从而使其中的其中一种气
体分子通过薄膜孔隙，实现气体成分的分离。
5.吸附分离法：该方法主要是利用吸附剂或活性炭等物质对混合气体
中的其中一种气体分子具有选择性吸附能力，从而实现气体的分离。
通过
调节吸附剂的种类和条件，可以实现对气体混合物中不同成分的分离。
以上是几种常见的裂解气分离方法，每种方法在工业生产中都有特定
的应用场景和优劣势。
在实际应用中，可以根据需要选择适合的分离方法，从而提高生产效率和产品质量。
乙烯的生产—裂解气的分离流程的组织
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）
裂解气分离
裂解气分离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。
裂解气分离分离原理：在基本有机化学工业中，把冷冻温度高于-50℃的称为浅度冷冻，简称“浅冷”；温度在-50~-100℃的称为中度冷冻；冷冻温度等于或低于-100℃的称为深度冷冻，简称“深冷”。
因为裂解气分离方法采用了-100℃以下的冷冻系统，所以工业上称为深冷分离法。
这种方法的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，然后在精馏塔内进行多组分精馏分离，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。
深冷分离流程：图1-24是深冷分离流程示意图：主要设备：1碱洗塔、2干燥塔、3脱甲烷塔、4脱乙烷塔、5乙烯塔、6脱丙烷塔、7脱丁烷塔、8丙烷塔、9冷箱、10加氢脱炔反应器、11绿油塔。
就分离过程来说，可以概括成三大部份：（1）压缩和冷冻系统：使裂解气加压降温，同时脱除重组分，为分离创造条件。
（2）气体净化系统：包括脱除酸性气体、脱水、脱除乙炔和脱除一氧化碳（即甲烷化，用于净化氢气）。
（3）精馏分离系统：包括一系列的精馏塔,以便分离出甲烷、乙烯、丙烯、C4馏分以及C5馏分。
顺序分离流程分离步骤是：①裂解气经过离心式压缩机压缩后，送入碱洗塔，脱去酸性气体。
减洗后的裂解气经过压缩机去干燥器脱水，干燥后的裂解气在前冷箱中分离出富氢气体，再进入脱甲烷塔，塔顶脱去甲烷馏分，塔底的液体是C2以上馏分，进入脱乙烷塔，进入脱乙烷塔的塔顶分出C2馏分，塔底的液体为C3以上馏分。
②从脱乙烷塔塔顶出来的C2馏分经过换热升温，进行气相加氢脱乙炔气，脱乙炔以后的气体进入绿油塔，在绿油塔内用乙烯塔来的侧线馏分洗去绿油，干燥，然后送去乙烯塔。
脱乙烯塔塔底的液体进入脱丙烯塔，在塔顶分出C3馏分，塔底的液体为C4馏分，液体里面含有二烯烃，易聚合结焦，所以脱丙烯塔塔底温度不适宜超过一百度，并且必须加入阻聚剂。
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深冷分离
深冷分离过程组成
压缩和 制冷系统
净化系统
精馏分离系统
第二节 压缩和制冷
需要大量冷量和耐低温设备 加压 提高组分的沸点 提高操作温度
常压,冷凝, 常压 冷凝,精馏分离温度低 冷凝
裂解气常压沸点很低
压缩的原因
裂解气压缩
单位 MPa
k=cp/cv /
p 2 ( k 1 ) / k T 2 = T1 ( ) p1
热泵
精馏过程
塔顶需用外来冷剂引入冷量,从塔顶移出热量; 塔顶需用外来冷剂引入冷量,从塔顶移出热量; 塔釜又要用外来热剂供给热量. 塔釜又要用外来热剂供给热量. 能否把塔顶低温处的热量 传到塔釜高温处呢? 传到塔釜高温处呢?
将精馏塔和制冷循环结合起来, 热泵系统将精馏塔和制冷循环结合起来, 实现既向塔顶供冷, 实现既向塔顶供冷,又向塔底供热的制冷循环系统
典型的两个吸附器 轮流操作的流程图
炔烃脱除
来源 裂解过程中生成 乙炔集于C 乙炔集于C2馏分 甲基乙炔和丙二 烯富集于C 烯富集于C3馏分
危害 产品再加工不利, 产品再加工不利, 影响催化剂寿命, 影响催化剂寿命, 恶化产品质量, 恶化产品质量,形 成不安全因素产生 副产品
炔烃脱除方法
方法: 方法:
分子筛脱水
吸附放热,低温吸附 吸附放热, 温度升高,脱附再生, 温度升高,脱附再生,可再生
具有选择性多孔, 具有选择性多孔,小于孔径的分 子通过,被吸附 极性分子易于吸附 子通过 被吸附.极性分子易于吸附 被吸附 表面积大, 表面积大,适合深度干燥
吸附与脱附条件
脱附:高温, 脱附:高温,减压
复叠制冷循环
节流膨胀制冷
气体由较高的压力通过一个节流阀膨胀到 较低的压力,过程非常快, 较低的压力,过程非常快,来不及与外界 发生热交换,膨胀所需的热量必须由自身 发生热交换, 供给,从而引起温度降低. 供给,从而引起温度降低. 生产中,高压脱甲烷分离 可用节流膨胀获得 生产中 高压脱甲烷分离,可用节流膨胀获得 高压脱甲烷分离 -110℃ ℃
单级制冷循环组成
蒸发器 节流阀 冷凝器 制冷剂吸热蒸发, 制冷剂吸热蒸发,变成低温低压气体 压力, 压力,温度降低 制冷剂在冷凝器中冷却冷凝成液体
压缩机 制冷剂由低温低压气体变为高温高压气体
制冷循环
实质: 实质:通过制冷不断将处于低温的被冷物料的热量传给温度较高的冷水
制冷剂的选择制冷制来自剂丙烯数据分析碱洗工艺流程图
, 加 热 碱 液 循 环 泵 ; 塔 水 洗 循 环 泵 ; 洗 碱 ; 器 两 段 碱 洗 工 艺 流 程
碱洗塔
塔的除沫装置
乙醇胺法脱除酸性气原理 乙醇胺法脱除酸性气原理
乙醇胺法脱除酸性气
特点: 特点:吸收剂可以循环使用 工艺组成:吸收, 工艺组成:吸收,解吸
尝试设计吸收解吸流程
1
2
吸附:低温, 吸附:低温,加压
固定床吸附操作
吸附剂不动; 流体相连续输入; 吸附剂不动; 流体相连续输入; 吸附剂逐层饱和
立式
环式
卧式
生产实际
一般设置两台干燥器, 一般设置两台干燥器,轮流进行干燥和再生 尝试画出流程: 尝试画出流程: 提示: 提示:
两个干燥剂罐并联串联? 两个干燥剂罐并联串联? 控制阀如何设置? 控制阀如何设置? 再生时如何实现温升 如何实现再生后的重新使用? 如何实现再生后的重新使用?
第二章 裂解气分离
本章主要内容
第一节 裂解气的组成与分离方法 第二节 压缩与制冷 第三节 气体净化 第四节 裂解气深冷分离 第五节 裂解气分离操作中的异常现象
第一节 裂解气的组成与分离方法
组成 烃类: 烃类 CH4,C2H2,C2H4,C2H6, C3H4,C3H6,C3H8, C4,C5,C6～204℃馏分 非烃类: 非烃类 H2 ,H2O,CO,CO2,H2S
前加氢与后加氢比较
前加氢
流程简化, 流程简化,节省投资 操作稳定性差. 操作稳定性差. 氢气过量, 氢气过量,副反应剧 选择性差, 烈,选择性差,造成乙 烯和丙烯损失, 烯和丙烯损失,严重时 还会导致反应温度失控, 还会导致反应温度失控, 床层飞温, 床层飞温,威胁生产安 全.
后加氢
工艺流程或控制复杂. 工艺流程或控制复杂. 需要第二脱甲烷塔或 侧线采出塔 氢气定量供给, 氢气定量供给,加氢 选择性好, 选择性好,温度较易 控制, 控制,不易发生飞温 的问题
裂解气分离方法
油吸收
用吸收剂吸收除甲烷和氢气以外的其它组 然后精馏, 分,然后精馏,把各组分从吸收剂中逐一分 离. 流程简单, 动力设备少,投资少, 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. 经济指标和产品纯度差.
在-100℃左右的低温下,将裂解气中除了氢和 100℃左右的低温下, 左右的低温下 甲烷以外的其它烃类全部冷凝下来. 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, 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, 的温度和压力下,以精馏的方法将各组分分离 开来, 开来,达到分离的目的
单位 k
绝热过程,压力升高, 绝热过程,压力升高,温度也上升
单段压缩与多段压缩的比较
多级压缩
节约压缩功耗
段间冷却, 段间冷却,节省压缩功 段数多, 段数多,接近等温压缩
二烯烃易聚合, 二烯烃易聚合,危及正常操作 温度愈高, 温度愈高,聚合速度愈快 气体温度小于100℃ 气体温度小于100℃
降低出口温度
前加氢 氢气未分离之前 利用裂解气中的 氢对炔烃进行选 择性加氢脱除炔 烃.自给氢催化 加氢 加氢工艺
后加氢 裂解气分离出C2 裂解气分离出C2 馏分和C3馏分后, C3馏分后 馏分和C3馏分后, C2和C3馏分进 对C2和C3馏分进 行催化加氢,脱 行催化加氢, 除乙炔, 除乙炔,甲基乙 炔和丙二烯
段间净化分离
如酸性气 体的脱除
制冷系统
分离要求 制冷 制冷剂
低于环境温 度的深冷温 度条件下进 行
创造环境空 气,水等 所不能实现 的低温条件
制冷循环中 完成热量转 移的工作介 质
单级制冷循环四个基本过程 单级制冷循环四个基本过程 制冷循环
蒸发 压缩 冷凝 节流
制冷剂
反复进行,形成一个闭合循环操作过程 反复进行 形成一个闭合循环操作过程
常用吸附剂比较
分子筛 低相对湿度下, 低相对湿度下,吸附能 力仍较大. 力仍较大. 吸附容量受温度影响 小,低温也较大
活性氧化铝 相对湿度>60% 相对湿度>60% 吸附容量> 吸附容量>分子筛 相对湿度↓ 相对湿度↓, 吸附容量< 吸附容量<分子筛 吸附量受温度影响较大
分子筛
(Me)x/n[(Al2O3)x(SiO2)y]mH2O ) Me-金属阳离子 K, 金属阳离子 K,Na, Ca等 等 x/n -价数为 的金属阳离子数 价数为n的金属阳离子数 价数为 m-结晶水的摩尔数 结晶水的摩尔数
溶剂吸收法 催化加氢法 要求 乙炔< 乙炔<5×10-5 丙二烯< 丙二烯< 5×10-5
溶剂吸收法
优 点
常 用 的 溶 剂 N-甲基吡咯烷酮(NMP) 甲基吡咯烷酮(NMP) 甲基甲 ( M ) 脱出裂解气中的乙炔 回收到一定量的乙炔 酮
乙烯装置的大型 裂解温度高, 化,裂解温度高 停留时间短, 停留时间短,乙炔 增加 石脑油为原料的 300 kt/a乙烯装置, 乙烯装置, 乙烯装置 裂解回收乙炔 量 6700t/a, , 裂解回收乙炔量 11500t/a
催化加氢脱炔
原理 C2H2+H2 C 2H 4 C2H2+2H2 C 2H 6 C2H4+H2 C 2H 6 m C 2H 2+ n C 2H 4 低聚物 希望:乙炔加氢生成乙烯 希望:
催化加氢的原因
乙烯加氢转化为乙烷 的反应速度比乙炔加氢 转化为乙烯的反应速度 10～100倍 快10～100倍 乙炔加氢转化为乙烷 的化学平衡常数大于 乙炔加氢转化为乙烯 的反应. 的反应.
硫化氢, 硫化氢, 二氧化碳 有机硫化物
原料带入 反应过程生成 氧与烃类反应生 成CO2 烃和炉管中的结 炭与水蒸气反应 可生成CO2 可生成
硫醇,硫醚,噻吩 硫醇,硫醚, 等在高温下与氢和 水蒸气反应生成的 CO2和H2S 和
例如: 例如: RSH+H2→RH+H2S
酸性气体的危害
CO2会在低温下结成干 CO2会在低温下结成干 冰,堵塞设备和管道 H2S造成加氢脱炔和甲 H2S造成加氢脱炔和甲 烷化催化剂中毒 氢气,乙烯,丙烯中的 氢气,乙烯, 酸性气体含量不合格, 酸性气体含量不合格, 使下游聚合或催化反 应的催化剂中毒, 应的催化剂中毒,也 影响产品质量
C2馏分加氢工艺
脱乙烷塔顶 回流罐C 回流罐C2气 预热, 预热,注氢 一段加氢 冷却 二段加氢
反应气
反应气
冷却 C2吸收绿油
C2馏分 干燥
乙烯精馏
乙烯
加氢工艺流程图
脱一氧化碳
CO的来源 的来源
焦碳与稀释 裂解过程中生成 水蒸汽反应
烃类与稀释 水蒸汽反应
CO的危害 CO的危害
部分富集于甲烷馏份 部分富集于富氢馏分 少量的CO带入富氢馏分中, 少量的CO带入富氢馏分中,会使加氢催化剂中毒 CO带入富氢馏分中 随着烯烃聚合高效催化剂的发展, 随着烯烃聚合高效催化剂的发展,对乙烯和丙烯的 CO含量的要求也越来越高. CO含量的要求也越来越高. 含量的要求也越来越高
热泵流程与一般制冷流程
热泵流程说明
热泵 闭式热泵
闭式 A型热泵 型热泵 不用外来制冷 剂,直接以塔 顶蒸出低温蒸 气作为制冷剂
开式热泵
B型热泵 型热泵 不用外来制冷 剂做媒介, 剂做媒介,直 接以塔釜出料 为制冷剂