气体分馏装置

5.11 气体分馏装置

根据全厂总加工流程规划，拟建设一套50万吨/年气体分馏装置，原料为重油催化裂化装置的液化气，主要为聚丙烯装置提供原料。

5.11.1 工艺技术选择

气体分馏是常规的精细分馏过程，根据原料中各组分间相对挥发度的不同，按要求将其分为目的产品。国内外在气体分馏的工艺技术上是一致的，都是通过一系列塔，根据产品方案的要求，将液化气分离成单个的组分或馏分。

5.11.1.1 顺序分离流程与常规分离流程的比较

国内大多数气体分馏装置均采用常规分离流程。第一个塔将C4馏分和C3馏分分开，第二个塔将C2馏分和C3馏分分开，将最难分离的C3馏分的丙烷和丙烯在第三个塔里分离。

顺序分离流程是按各组分轻重的先后顺序，先把最轻的C2脱掉，再把C3+、C3以及混合C4分别在第二、第三个塔里与其它组分分离而得到目的产品。

顺序分离流程与常规分离流程相比，一是避免了非塔顶目标组分的大量重复汽化与冷凝，有利于降低能耗；二是由于按挥发度的大小顺序进行分离，塔的操作压力也是按从大到小的顺序排列，可以靠自流的方式由前一个塔给后一个塔进料，减少了泵的数量。但存在着精馏段和提馏段操作负荷不均匀，塔径变化大以及由此引起设计、操作难度大等一系列的缺点。

通过模拟计算、能耗分析及对比，发现顺序分离流程的节能优势不大，虽然能减少两台泵设备，但仅是两台流量和扬程都较小的泵，节省投资不明显。考虑到操作的方便，推荐采用常规分离流程。

5.11.1.2 丙－丙塔热泵流程和常规流程比较

常规C3+-C3分离流程中丙烯精馏塔采用冷却水（空气）作为塔顶冷凝的冷源，用蒸汽或其它热媒作为塔底重沸的热源。

C3+-C3分离热泵流程采用的是逆向卡诺循环。

热泵流程可以采用塔顶丙烯产品作为工质，即塔顶馏出丙烯气相，通过丙烯压缩机升压、升温后作塔底重沸器的热源，在塔底放出热量后而冷凝。

热泵流程也可以用塔底丙烷产品作为工质，即抽出塔底的一股丙烷馏分节流降温后与丙烯塔顶气相换热，通过丙烷气化所放出的冷量来冷凝塔顶产品的同时，吸收丙烯气的低温热能使丙烷气升温，气化后的丙烷通过丙烷压缩机压缩增压继续升温后，返回到丙烯塔塔底作为塔底的热源。

热泵流程既节省了冷却水的消耗，又节省了塔底重沸器热量的消耗,可以大大的节约能量，但也存在着设备投资较大，流程相对复杂，操作维护难度大的缺点。

常规流程设备投资少，流程相对简单，但能耗相对较高。

从全厂的热平衡考虑，催化裂化装置有大量的低温热，如果不对这些低温热加以利用，还需消耗大量的冷却水对具有低温热的介质进行冷却，采用低温热作为丙烯塔底重沸器的热源，是一举两得的方案。因此，丙-丙分离推荐采用常规流程，利用催化装置的低温热作为热源。

由于催化装置提供的液化气中碳五含量很低，催化装置的吸收稳定塔能够控制液化气中碳五的含量，因此本装置将脱戊烷塔取消，设置脱乙烷塔、脱丙烷塔和丙-丙分离塔，降低了装置投资及能耗。

5.11.2 工艺概述、流程及消耗定额

5.11.2.1 工艺概述

1) 装置规模和年操作时数

装置公称规模50万吨／年，实际加工能力42.74万吨／年，年操作时

数为8400小时。

2) 装置组成

装置由脱乙烷、脱丙烷、丙-丙分离等部分组成，包括其配套的重沸、冷凝及产品冷却系统。

3) 原料

本装置原料为重油催化裂化装置生产的脱硫液化气，预计其组成见表5.11-1。

表5.11-1原料组成

装置生产的丙烯满足聚丙烯装置对原料的要求，C3+含量> 99.5% (mol)、丙烷作为商品丙烷，C3含量>95%(mol)。脱除丙烯、丙烷后的混合碳四馏分作为MTBE装置原料。

丙烯产品组成见表5.11-2，丙烷产品组成见表5.11-3,碳四馏分组成见表5.11-4。

表5.11-2丙烯组成

表5.11-3丙烷组成

表5.11-4碳四馏分

5.11.2.2 工艺流程

1) 工艺流程简述

从催化裂化装置来的脱硫液化石油气进入原料缓冲罐，经原料泵送至原料-混合C4换热器与脱C3液化气换热后，进入脱丙烷塔。脱丙烷塔塔底用重沸器供热，用催化装置顶循油作为重沸器的热源。C2、C3馏分从塔顶馏出，经脱丙烷塔空冷器、脱丙烷塔顶冷凝器冷凝后进入脱丙烷塔顶回流罐，冷凝液一部分用脱丙烷塔回流泵抽出，作为脱丙烷塔回流，另一部分用脱乙烷塔进料泵升压，送至脱乙烷塔作为进料。塔底混合C4馏分作为MTBE装置原料。

脱乙烷塔塔顶馏出气体经脱乙烷塔冷凝器部分冷凝后，进入脱乙烷塔回流罐。脱乙烷塔塔底用重沸器供热，用催化装置来的热水作为重沸器的热源。脱乙烷塔顶回流罐中的不凝气主要为C2，经压力控制阀调压后送至催化裂化装置。回流罐中的液体用脱乙烷塔回流泵全部送回脱乙烷塔顶作为回流，塔底的C3馏分自脱乙烷塔塔底自流进入丙烯塔。

丙烯塔因分离要求精度高，塔板数较多，分为两塔串联操作，下段为1#丙烯塔，上段为2#丙烯塔。1#丙烯塔塔底用重沸器供热，用催化装置来的热水作为重沸器的热源。1#丙烯塔底的丙烷产品经丙烷冷却器冷却至40℃后出装置去罐区储存。1#丙烯塔顶排出的气体进入2#丙烯塔下部，2#丙烯塔底部液体由丙烯塔中间泵送回1#丙烯塔顶部作为回流。2#丙烯塔塔顶馏出气体经丙烯塔顶空冷器、丙烯塔冷凝器冷凝后，进入丙烯塔回流罐，用丙烯塔回流泵抽出后分两部分：一部分送回2#丙烯塔顶部作为回流；另一部分作为丙烯产品为聚丙烯装置提供原料。

工艺流程见图5-11-1。

2) 主要操作条件

本装置的主要设备为三座精密分馏塔，其操作条件的选择直接影响到设备的投资及操作费用，因此，合理地选择其操作条件十分重要。

本装置的主要操作条件有操作压力、塔板数、回流比、进料位置等。塔的操作温度与塔的操作压力直接相关。本可研报告通过工艺流程模拟计