压缩脱甲烷塔脱乙烷塔乙烯塔冷箱

① 高压法 高压法的脱甲烷塔顶温度为-96℃左右，压力为3.1-3.8MPa； 节约制冷的能量消耗：提高压力比降低温度消耗的能量 少，压力高，分离温度高，这样制冷系统可采用乙烯冷剂， 不必采用CH4和H2冷剂； 当脱甲烷塔顶尾气压力高时，可借助高压尾气的自身 膨胀获得额外的降温，比用CH4、H2冷冻机要简单经济。 压力高可增加气体的密度，缩小脱甲烷塔的塔径和容 积，消耗的耐低温材料少。
此塔既要求耐低温，又要求耐高压(高压法)，这样的 设备材质、制造要求较高，费用高。
此塔的关键组分CH4和C2H4，可以看成二元系统，在 裂解气组成—定的情况下，温度和压力的确定取决 于系统的气—液相平衡性质。
相同压力相温度下，乙烯在塔顶尾气中的含量，随 H2与CH4之比的增加而增加。
2、脱甲烷法
一、深冷分离流程
1.深冷分离流程 ① 顺序分离流程 ② 前脱乙烷流程 ③ 前脱丙烷流程
2.顺序深冷分离流程
① 顺序分离流程及其特点
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。
4)顺序分离流程采用后加氢脱除炔烃的方法。
① 顺序分离流程及其特点
简而言之
√ 技术比较成熟，对裂解原料适应性强技术比较 成熟，对裂解原料适应性强 × 流程长流程长 × 裂解气全部进入深冷分离，冷量需求大裂解气 全部进入深冷分离，冷量需求大
② 前脱乙烷流程及其特点
前脱乙烷分离流程是以脱乙烷塔为界限。将物 料分成两部分。一部分是轻馏分，即甲烷、氢、乙 烷和乙烯等组分；另一部分是重组分，即丙烯、丙 烷、丁烯、丁烷以及碳五以上的烃类。然后再将这 两部分各自进行分离，分别获得所需的烃类。
③ 前脱丙烷流程及其特点
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。
③ 前脱丙烷流程及其特点
简而言之
√ 进入深冷系统物料量减少进入深冷系统物料量 减少；冷冻负荷减轻，节约能耗冷冻负荷减轻， 节约能耗。
压力太高时，甲烷对乙烯的相对挥发度愈小，对分离 不利，回流比和板数塔都得增加。
2、脱甲烷法
② 低压法 压力为0.18-0.25MPa，顶温为-140℃。 压力低，相对挥发度较大，分离效果好，易 分离，塔板数和回流比都小，制造费用和操作费 用低； 乙烯的回收率高。 压力低，裂解气的密度小，塔径和容积就大， 需耐低温的钢材多，则设备费用高； 需要一套甲烷制冷系统，流程复杂、能耗大。
① 顺序分离流程及其特点
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，但流程比较长，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；即先分离不同碳 原子的烃，最后分离同碳原子。
前冷工艺过程的原理
前冷工艺过程的原理：
原料气在进入脱甲烷塔之前，首先在冷箱中利 用不同级位的温度逐级对原料气进行分凝，重组分 先冷凝下来，轻组分后冷凝下来，而一部分甲烷和 氢气不被冷凝。冷凝下来的液相分多股分别进入脱 甲烷塔。
前冷工艺过程的特点
前冷工艺过程这样做有四大特点：
(a) 进入脱甲烷塔之前就对原料气进行了预分离， 减轻了脱甲烷塔的负荷；
② 前脱乙烷流程及其特点
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。
(b) 原料气的逐级分凝先用高温级冷凝剂将易冷 凝的重组分先冷凝下来，然后逐渐用低温级冷剂将不 易冷凝的轻组分依次冷凝下来。这样可以节省低温级 冷剂；
(c) 提浓了氢，获得了纯度较高的富氢，前冷氢纯 度达91.84%(摩尔)，而后冷富氢纯度仅69%(摩尔)左右；
(d) 提高了脱甲烷塔进料的CH4与H2分子比，提 高了乙烯回收率。
四、影响乙烯回收率诸因素
㈠ 影响因素分析 1、乙烯损失的四个方面 2、乙烯物料平衡 3、影响乙烯回收率高低的关键
㈡ 利用冷箱提高乙烯回收率
乙烯物料平衡
4.47
冷箱
2.22
9.88
100
压缩
112.034
脱 甲
烷
塔
脱
乙
乙
烯
烷
塔
塔
2.25
97.00
0.066
107.504
0.284
0.40
冷箱
乙烯塔顶产品纯度高、回收率高，所以分离较难， 回流比和塔釜蒸发比都较大，相对理论板数也较 多。
乙烯塔操作条件
➢塔压力影响C02/C＝2的相对挥发度，从而影响塔板数和回流比。低压 法回流比小，塔板数少；高压法则回流比大，塔板数多； ➢塔压力影响塔顶蒸汽温度，从而影响冷剂的温度级位。压力低则温 度低，所以影响乙烯塔钢材的选用，如低压法要求耐低温钢材多。 ➢塔的压力影响乙烯出料压力，从而影响压缩功率。乙烯塔的操作压 力是利用前塔出料的现成压力，不必用压缩机为此塔进料压缩；但对 出料来说，如果乙烯需要高压，对于低压法精馏(乙烯塔)就要对乙烯 出料加以压缩．故压缩功率消耗增大。 ➢塔压力影响塔顶、塔釜的温度，从而影响能否组织热泵系统。如乙 烯塔采用高压法，釜温高，高于乙烯冷剂冷凝温度，则不能构成开式 热泵；如用低压法，釜温低，可以用乙烯为冷剂构成开式热泵； ➢乙烯塔的操作压力要经过详细的技术经济比较。它是由制冷能量消 耗，设备投资，产品乙烯要求输出的压力以及脱甲烷塔的操作压力等 因素所决定的。目前多用高压法。
第四节 裂解气深冷分离流程
一、顺序分离流程 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
第四节 裂解气深冷分离流程
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。
乙烯装置
丙烯精馏塔
液体烃球型罐
谢谢大家！
➢ 在-100～-170℃低温下操作的换热设备。由于温度 低冷量容易散失，因此把高效板式换热器和气液分离 罐放在填满绝热材料(珠光砂)的方形容器内，习惯上 称为冷箱。 ➢ 作用是通过低温换热、使氢和烃达到所要求的低温， 使烃类液化制取高纯度富氢气体．并减少乙烯的损失。 ➢ 根据冷箱在工艺流程中的不同位置，可分为后冷 (后脱氢)和前冷(前脱氢)两种不同的艺过程。
适合于分离含适合于分离含C4 组分多的重裂 解气。
二、脱甲烷塔及操作条件
1、脱甲烷塔的任务 2、脱甲烷法
① 高压法 ② 低压法
深冷分离系统冷量消耗分配
脱乙烷塔
其余塔
乙烯塔
36%
52%
脱甲烷塔
1、脱甲烷塔的任务
将裂解气中比乙烯轻的组分(如H2、CH4)从塔顶分 出．把比乙烯重的组分(C2H6、C3+ C4+)烃分出。
三、乙烯塔和丙烯塔
㈠ 乙烯塔 1、操作条件 2、乙烯塔的改进 ① 乙烯塔沿塔板温度分布 ② 采用中间再沸器回收冷量 ③ 乙烯塔侧线出产品
㈡ 丙烯塔
㈠ 乙烯塔
乙烯塔是分离C2馏分，塔顶出产品乙烯达到聚合 级要求，塔底回收乙烷。
乙烯塔的冷量消耗仅次于脱甲烷塔，占总制冷量 的36％一44％。
分离同碳原子的C2，因此相对挥发度比甲烷塔要 小。
前冷和后冷
前冷是将塔顶馏分的冷量将裂解气预冷，通过 分凝将裂解气中大部分氢和部分甲烷分离，这 样使H2/CH4比下降，提高了乙烯回收率，同时 减少了甲烷塔ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ进料量,节约能耗。该过程亦称 前脱氢工艺。
后冷仅将塔顶的甲烷氢馏分冷凝分离而获富甲 烷馏分和富氢馏分。此时裂解气是经塔精馏后 才脱氢故亦称后脱氢工艺。
② 前脱乙烷流程及其特点
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。
① 顺序分离流程及其特点
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。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。
③ 前脱丙烷流程及其特点
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。
② 前脱乙烷流程及其特点
简而言之
√ 适合于含重组分较少的裂解气适合于含重组分 较少的裂解气 × 脱乙烷塔压力和塔釜温度较高，二烯烃易聚合 脱乙烷塔压力和塔釜温度较高，二烯烃易聚合 × 不适合丁二烯多的裂解气不适合丁二烯多的裂 解气
③ 前脱丙烷流程及其特点
前脱丙烷分离流程是以脱丙烷塔为界限，将物 料分为两部分，一部分为丙烷及比丙烷更轻的组分； 另一部分为碳四及比碳四更重的组分，然后再将这 两部分各自进行分离，获得所需产品。