石油化工中的分离技术

石油化工中的分离技术---精馏过程优化

1.乙腈萃取精馏分离丁二烯

2.有提馏塔的常压精馏复合过程

3.带深拔段的复合减压精馏设备

4.乙烯关键设备和过程的改进与优化

1.乙腈萃取精馏分离丁二烯

分离过程往往由一系列的精馏塔组成，能耗大。因此，精馏过程的优化节能意义重大。

现以乙腈萃取精馏分离丁二烯为例：

原流程

物料流路：

原料 (汽)→一萃 (液)→一蒸 (汽)→冷凝器 (液)→二萃 (汽)→冷凝器(液)→脱轻 (液)→脱重 (液)→冷凝 (液)

物料流路程长，相变次数多，能耗大(每吨丁二烯耗蒸汽8吨)。

节能流程

对过程进行分析、优化改进，可以缩短物流路线，减少相变次数，达到节能目的。采用抽侧线，汽相采出等热偶合措施。

物料流路:

原料 (汽)→一萃 (汽)→二萃 (汽) →脱重 (液) →脱轻 (液)→产品

相变只有一次，因此能耗很低，每吨丁二烯耗蒸汽2.5吨。

对现有生产过程进行能耗的调研和分析，采用分离过程优化节能，可以大幅度降低能耗。

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2.有提馏塔的常压精馏复合过程

原油常减压蒸馏是复杂的多组份蒸馏，加热炉一次汽化、连续多侧线蒸馏过程，现有原油常减压蒸馏存在的主要问题：

1.由于一次进料，轻重组份都连续地从塔底加入，因此塔内浓度混合严重，产品质量差，即使有汽提塔也很难得到窄馏份。

2.由于一次汽化进料，没有提馏段，塔底液相受相平衡限制，含有轻组份，因此轻质油收率低。

3.由于一次汽化进料需要有一定的过汽化度，部分轻组份过热，增加了能耗。

4.为了增加换热效果，提高入口炉温，部分轻组份已汽化，使泵的阻力增大。

5.由于要保持塔内负荷的均匀，采用中段回流取热，造成塔内浓度返混，影响分离效果。

总之，原油常减压蒸馏过程，虽是一个成熟工艺，但从根本上存在不少缺点。

新的原油常压精馏复合过程

新过程的特点：

1. 有提馏塔，先将不同馏份在不同温度和不同位置提馏出来，分别进入精馏塔，塔内浓度分布合理，可以得到窄馏份，提高基础油品质量。

2. 有提馏塔，轻质油基本被提馏出来，提高了轻质油收率。

3. 由于进料在塔内进行汽液接触，发生传质传热，消除了轻组分的过热，提高了物料进入加热炉的人口温度，大幅度地减少能耗。

4. 由于进料温度下降，基本上保持液相泵的输送力大幅度减少。

5. 采用汽相采出，不需要中段回流，减少混合，有利于分离和二次加工。

6. 塔内汽液相负荷较为均匀和合理,有可能在现有的塔径条件下实现扩产翻翻.

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3.带深拔段的复合减压精馏设备

针对现有原油减压塔的缺陷，我们发明了一种新型的复合原油减压塔。该塔由精馏段和深拔段组成，两者之间通过特殊的液封装置隔开。这种结构既能保证油品质量，又能提高轻质油收率。塔

处理量比原来提高30%以上，能耗降低20-30%。这种复合减压塔也准备进行工业实验，取得经验后再推广应用。

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4.乙烯关键设备和过程的改进与优化

我国乙烯的发展为我们进行乙烯技术的改造和研究既提供了机遇也带来了挑战。为了加强我国大型乙烯装置技术的国产化研究和技术改造，研制开发我们国家自己的技术－乙烯关键设备和关键过程的改造和优化，主要有以下几个方面的研究：

1).乙烯关键设备的改造

丙烯精馏塔:

本塔是在较高压力下操作，分离要求高，要求得到99.6%的聚合级丙烯。由于丙烯和丙烷物理性质比较相似，相对挥发度接近于1，分离需要的理论板数高；加上国内大多数采用UOP公司的MD 塔板，设备效率低，使得该塔成为乙烯装置中最高的一个塔（一般为70～90m）。如此庞大的设备在操作和维修上都比较困难。本课题希望研究新的传质设备来改进现有的丙烯精馏塔，以适应乙烯的改扩建和提高塔的分离效率。

汽油分馏塔（DA-101塔）:

汽油分馏塔是乙烯生产的“咽喉”，也是乙烯装置中直径最大的一个塔。该塔的操作状况直接关系到整个乙烯装置操作的好坏。目前，该塔主要在塔内构件容易堵塞，严重时会导致不正常停车；据统计，一套40万t/a乙烯装置，由于101塔阻塞停工一天将造成600万元的利税损失。另外该塔能量利用不合理，这是造成乙烯能耗大的一个很重要的原因。本课题旨在加强对101塔内构件的研究和改造，改善塔的操作状况，比较彻底的解决目前101塔阻塞严重等问题。

2).乙烯关键过程的改造和优化

乙烯急冷系统的改造和优化:

目前深冷分离系统主要存在能量回收率低，大量的能量以低品位的能量形式采出，利用价值低。本课题在计算机模拟的基础上，对急冷系统进行改造，进行系统调优，并结合吸收式热泵进行用能改造和优化，以期望大幅度提高能量利用的效率。

深冷分离系统的改造和优化:

脱甲烷塔是深冷分离过程的关键。目前流程的耗冷量高，而且乙烯损耗率比较高。本课题以计算机模拟为手段，对深冷系统进行工艺改造，以大幅度的降低脱甲烷塔的耗冷量或降低冷量的品位。

新型分离剂的研究：

丙烯塔丙烷分离是乙烯生产中分离最困难的体系。拟开发新的分离剂，采用萃取精馏的方法，对丙烯丙烷进行分离，可以大大降低设备的投资和改善现有分离操作的苛刻条件。

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第二类吸收热泵的研究和发展

任连伟陈嘉宾李淞平王建国

文摘：介绍10年来对第二类吸收热泵的研

究情况，说明第二类吸收热泵的发展趋势。

关键词：吸收热泵，工质对，太阳能，传热，

传质

0 引言

第二类吸收热泵简称为AHPⅡ，更常简称为

AHT(吸收热量转换器或ITB工业增温机)。

随着能源价格不断上涨和供应日趋紧涨，回

收工业废热和利用太阳能的AHT技术在国外已成为有效利用能源的研究热点。从1976年到1985年共发表关于AHT的文献有50余篇，并开始在生产中取得实际效益。尤其是日本、西欧等能源紧缺的国家，更是重视对AHT的研究、开发、应用。AHT的一次性投资虽然较高，但其投资费用均可在2年内回收，故其经济效益十分明显。

1 10年来AHT的研究工作

AHT主要由三个指标来描述其技术经济性能，(1)制热系数，即性能系数COP；(2)升温能力ΔT；(3)设备的体积。为了提高COP和ΔT，减小设备体积，许多专家对AHT的热力循环、传递过程机理及强化、工质对、系统模拟及优化等方面进行了广泛的研究，本文就近十年来有关AHT的文献报道作一概要的回顾。

1.1 热力学分析

AHT 是以废热为动力，利用工质对的吸收-解析循环从而实现废热增温回收的装置。从热力学的观点来看，AHT循环是由热机循环与热泵循环组成的联合循环过程。热机循环是指溶